CN110637668A - 一种离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构及方法，属于生态修复技术领域。本发明提供的离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构，包括生态截水池、生态截水沟、铺设于待修复边坡区域表面的改良土壤层和设置于改良土壤层上的土壤修复生态网；所述改良土壤层、生态截水池和生态截水沟均配置有组合植物层片体系。采用本发明提供的修复结构能够有效改善离子型稀土废弃矿区因尾矿废弃地所造成的极度退化的生态环境、恢复因稀土矿毁山开采所致的退化或污染的矿区土壤与环境。

Description

一种离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构及方法
技术领域
本发明涉及生态修复技术领域，尤其涉及一种离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构及方法。
背景技术
稀土被称为“工业黄金”，是高新技术领域所需的重要材料。20世纪70年代开始，赣南离子型稀土矿的开采，先后经历了池浸、堆浸和原地浸矿三种不同的工艺技术；三种工艺技术均存在破坏植被、造成水土流失、稀土浸出率低、稀土资源利用率低等缺点，前两种工艺破坏地表植被极为突出，称为“搬山运动”，还因在稀土提取过程中会有大量NH4 +和SO4 2-残留在矿区土壤中，导致盐化酸化土壤的现象非常明显，进而出现“南方沙漠”式废迹地。离子型稀土矿区由于无序开采以及产业经营方式粗放等原因，造成了大范围的环境污染和生态破坏，在浪费大量稀土资源的同时，还使得大量稀土金属进入矿区土壤环境，在自然现象和人类活动的双重作用下发生迁移、累积、转化和扩散，对矿区周边大气、植物、水生态***和周边居民造成影响和潜在危害。因此，针对南方离子型稀土矿开采对周边环境的破坏，开展废弃地土壤修复和矿山生态恢复对于保护环境和人类健康具有重要的现实意义。
由于离子型稀土废弃矿区的土壤基质极度贫瘠、有机质含量低、黏粒含量少、质地差、土壤酸化、盐类大量残留、缺少团聚体、结构差、保肥持水能力差等原因，导致在南方暴雨季节，赣南稀土废弃矿山极易发生水土流失，由此产生大量废弃边坡，坡体不稳、地表裸露以及植被缺乏引起塌陷、崩塌、滑坡等严重地质灾害。
目前尚未有专门的技术能够有效实现赣南离子型稀土废弃矿区边坡修复，且这类边坡修复存在较大的技术瓶颈，工程实践上易于失败。目前，其他类型矿区边坡的修复技术或仅单纯的利用植物，方法相对单一，或多适用于干旱及半干旱地区。如公开号为CN103875481A的中国专利公开了一种矿山边坡的修复构件及修复方法，通过网状框架和包含种子、基质、基肥的修复包对地形复杂的矿山边坡具有较好的修复效果；公开号为CN103650968A的中国专利公开了一种边坡穴植植物装置，包括保育蓝和基础包，在干旱半干旱区裸露地表具有较好的生态恢复效果；公开号为CN105961120A的中国专利公开了一种适用于干旱区矿山生态修复边坡植被快速恢复方法，主要是基于坡面防护、集水装置、土壤改良和植物配置等方面对干旱区矿山进行生态修复。然而上述方法并不适用于南方离子型稀土废弃矿区，不能从根本上解决南方多雨地区离子型稀土废弃矿区边坡修复问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构及方法，采用本发明提供的修复结构能够有效改善离子型稀土废弃矿区因尾矿废弃地所造成的极度退化的生态环境、提高因稀土矿毁山开采所导致的矿区土壤退化与环境污染。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构，包括生态截水池、生态截水沟、铺设于待修复边坡区域表面的改良土壤层和嵌入改良土壤层的土壤修复生态网；
所述改良土壤层、生态截水池和生态截水沟均配置有组合植物层片体系；
所述待修复边坡区域呈台阶状，包括若干级平台面和若干级坡面；
所述生态截水沟包括第一坡面生态截水沟、第二坡面生态截水沟和平台面生态截水沟，其中，所述第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟分别设置于所述坡面的两侧，所述平台面生态截水沟设置于最低处平台面的靠坡脚内侧和外侧以及其余平台面的靠坡脚内侧，所述平台面生态截水沟的两端分别与第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟连接，所述第一坡面生态截水沟或第二坡面生态截水沟的底端与生态截水池连接。
优选地，所述平台面的宽为40～60cm，所述平台面的内倾坡率为3～8％；所述坡面的长为2～3m。
优选地，所述土壤修复生态网由若干固土装置构成，所述固土装置呈矩形框状，每条框的宽度为3～8cm；所述土壤修复生态网由农业废弃物制备的生物固土材料形成。
优选地，所述改良土壤层的厚度为20～30cm。
优选地，所述改良土壤层由改良剂对待修复边坡区域表面的土壤层进行改良得到。
优选地，所述组合植物层片体系包括坡面组合植物层片体系、平台面组合植物层片体系、生态截水沟组合植物层片体系和生态截水池组合植物层片体系。
优选地，所述坡面组合植物层片体系采用乔-藤-灌-草组合层片体系，所述平台面组合植物层片体系采用乔-灌-草组合层片体系，所述生态截水沟组合植物层片体系采用藻-藓-蕨组合层片体系，所述生态截水池组合植物层片体系采用氧化塘水生植物体系。
优选地，所述第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟的宽为18～22cm，深为28～32cm；所述平台面生态截水沟的宽为6～8cm，深为28～32cm。
本发明提供了一种离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复方法，包括以下步骤：
修整待修复边坡区域，使其呈包括若干级平台面和若干级坡面的台阶状，在所述坡面的两侧分别设置第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟，最低处平台面的靠坡脚内侧和外侧以及其余平台面的靠坡脚内侧均设置平台面生态截水沟，所述平台面生态截水沟的两端分别与第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟连接，所述第一坡面生态截水沟或第二坡面生态截水沟的底端与生态截水池连接；
在所述待修复边坡区域表面铺设改良土壤层并在所述改良土壤层中嵌入土壤修复生态网；
在所述生态截水池、生态截水沟和改良土壤层中种植植物形成组合植物层片体系。
优选地，在所述改良土壤层中种植植物后还包括田间水分和施肥管理。
本发明提供了一种离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构，包括生态截水池、生态截水沟、铺设于待修复边坡区域表面的改良土壤层和设置于改良土壤层上的土壤修复生态网；所述改良土壤层、生态截水池和生态截水沟均配置有组合植物层片体系；所述待修复边坡区域呈台阶状，包括若干级平台面和若干级坡面；所述生态截水沟包括第一坡面生态截水沟、第二坡面生态截水沟和平台面生态截水沟，其中，所述第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟分别设置于所述坡面的两侧，所述平台面生态截水沟设置于最低处平台面的靠坡脚内侧和外侧以及其余平台面的靠坡脚内侧，所述平台面生态截水沟的两端分别与第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟连接，所述第一坡面生态截水沟或第二坡面生态截水沟的底端与生态截水池连接。采用本发明提供的修复结构能够有效改善离子型稀土废弃矿区因尾矿废弃地所造成的极度退化的生态环境、恢复因稀土矿毁山开采所致的退化或污染的矿区土壤与环境。
进一步地，本发明从土壤改良、坡面防护、植物配置、采用生物质固土材料进行固土以防止二次污染等角度解决南方多雨地区离子型稀土废弃矿山边坡水土流失极为严重亟待生态修复的问题；具体的，向贫瘠土壤中添加改良剂进行土壤化学改良，能够逐步恢复土壤功能，增强植物在离子型稀土废弃矿区土壤中的定植存活和生长，提高植物存活率；采用耐高铵抗性“藻-藓-蕨-乔-灌-藤-草”组合植被，形成一种以立体修复技术为核心的离子型稀土废弃矿山受损边坡植被恢复技术体系，解决南方多雨季节，因为暴雨冲刷导致的水土流失、植物难以存活的问题。同时在坡地修建生态截水沟并将雨水引入生态截水池进行二次利用，亦可防治雨水携带矿区土壤进入附近地表水进而污染地表水的问题。
本发明提供了一种离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复方法，本发明提供的方法植被恢复成功率高、效果优良、技术工艺设计精巧、施工简单，能够明显降低水土流失率，相比同类方法成本较低、美观安全、易于推广应用，具有巨大的应用前景和市场需求。对南方多雨地区的离子型稀土废弃矿区边坡的植被生态恢复效果好，适用于南方多雨地区稀土尾矿废弃地边坡的治理。
附图说明
图1为离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构的剖面示意图；
图2为平台面的平面示意图(俯视)；
图3为坡面的平面示意图(俯视)；
图4为生态截水沟的平面示意图(平视)；
图中：00-土壤(离子型稀土废弃矿区土壤)，10-土壤修复生态网，11-生态截水沟，12-生态截水池，13-改良剂，14-乔木，15-藤本植物，16-灌木，17-草本植物(高大草本植物+低矮草本植物)，18-蕨类，19-苔藓或土壤蓝藻。
具体实施方式
本发明提供了一种离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构，包括生态截水池、生态截水沟、铺设于待修复边坡区域表面的改良土壤层和设置于改良土壤层上的土壤修复生态网；
所述改良土壤层、生态截水池和生态截水沟均配置有组合植物层片体系；
所述待修复边坡区域呈台阶状，包括若干级平台面和若干级坡面；
所述生态截水沟包括第一坡面生态截水沟、第二坡面生态截水沟和平台面生态截水沟，其中，所述第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟分别设置于所述坡面的两侧，所述平台面生态截水沟设置于最低处平台面的靠坡脚内侧和外侧以及其余平台面的靠坡脚内侧，所述平台面生态截水沟的两端分别与第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟连接，所述第一坡面生态截水沟或第二坡面生态截水沟的底端与生态截水池连接。
在本发明中，所述待修复边坡区域呈台阶状，包括若干级平台面和若干级坡面；所述平台面的宽优选为40～60cm，更优选为40～50cm；所述平台面的内倾坡率优选为3～8％，更优选为5％；所述坡面的长优选为2～3m，更优选为2～2.5m。在本发明中，若待修复边坡区域不满足上述要求，优选将其修整后再进行修复，具体修整方法在后续详述。
本发明提供的离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构包括铺设于待修复边坡区域表面的改良土壤层。在本发明中，所述改良土壤层的厚度优选为20～30cm，所述改良土壤层优选由改良剂对待修复边坡区域表面的土壤层进行改良得到。在本发明中，所述改良剂优选具体包括THK-1型改良剂、THK-2型改良剂、THK-3型改良剂、THK-4型改良剂和THK-5型改良剂，其中：
THK-1型改良剂优选为含碱性物质的改良剂，更优选为氢氧化钙粉剂，纯度优选大于95％。
THK-2型改良剂优选为磷酸盐类改良剂，更优选由羟基磷灰石和改性壳聚糖混合制得，所述羟基磷灰石和改性壳聚糖的质量比优选为(180～220)：1，更优选为200:1。在本发明的实施例中，所述羟基磷灰石的AR纯度优选大于99％，具体购自西安瑞盈生物科技有限公司生产的分析纯试剂；所述改性壳聚糖的粘度优选>400mPa.s，具体购自成都西亚化工股份有限公司生产的改性壳聚糖；
THK-3型改良剂优选为硫化物类和有机酸类改良剂，更优选由硫化钠和腐殖酸混合制得，所述硫化钠和腐殖酸的质量比优选为100:(1.4～1.8)，更优选为100:1.6。在本发明的实施例中，所述硫化钠(Na2S·9H2O)的AR纯度优选不小于98％，具体购自天津市风船化学试剂科技有限公司生产的分析纯试剂，腐殖酸的AR纯度优选大于85％，具体购自内蒙古乌海宏利化工厂生产的分析纯试剂。
THK-4型改良剂优选为含碳/硅/磷的复合改良剂，更优选由低温处理的农作物秸秆与干燥鸡粪按质量比1:(0.8～1.2)配比混合研磨过80目筛制得，其中，低温处理的农作物秸秆具体由江西南昌周边的农作物秸秆原料经380～420℃处理2～3h制备得到；干燥鸡粪具体由规模化养鸡场的鸡粪原料经90～95℃烘干后制得。
THK-5型改良剂优选为生物质炭改良剂，具体是将江西南昌周边生长的柚子剥皮去芯，将所得柚子皮依次洗净、烘干、研磨，得到柚子皮粉末，将所述柚子皮粉末在280～320℃条件下处理4～6h得到生物质炭粗料，研磨过200目筛，即制备得到生物质炭改良剂。
本发明提供的离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构包括嵌入改良土壤层的土壤修复生态网。在本发明中，所述土壤修复生态网优选由农业废弃物制备的生物固土材料形成，本发明对于所述生物固土材料的来源没有特殊的限定，参照本研究团队的专利(授权号：ZL 201720185638.6)中公开的生物固土材料即可。
作为本发明的一个实施例，所述土壤修复生态网由若干固土装置构成，所述固土装置呈矩形框状，每条框的宽度优选为3～8cm。
作为本发明的一个实施例，所述平台面和坡面上设置不同形状和尺寸的矩形框，形成土壤修复生态网，具体的，每一级平台面上沿平台面四周设置一个长方形框状的固土装置(所述长方形框的边长与每一级平台面的尺寸相匹配，宽优选为30～50cm，长优选根据具体地形确定；每条框的宽度优选为3～5cm)，每一级坡面上设置若干个正方形框状的固土装置(所述正方形框的边长优选为60cm，每条框的宽度优选为6～8cm)。在本发明中，所述平台面上的长方形框状的固土装置和坡面上的正方形框状的固土装置分别形成土壤修复生态网，以实现对离子型稀土废弃矿区边坡进行分类固土。
作为本发明的一个实施例，所述土壤修复生态网的3/4埋在改良土壤层中，即1/4裸露在改良土壤层表面，保证具有较好的固土和防冲刷效果。
本发明提供的离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构包括生态截水池和生态截水沟，所述生态截水沟包括第一坡面生态截水沟、第二坡面生态截水沟和平台面生态截水沟，其中，所述第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟分别设置于所述坡面的两侧，所述平台面生态截水沟设置于最低处平台面的靠坡脚内侧和外侧以及其余平台面的靠坡脚内侧，所述平台面生态截水沟的两端分别与第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟连接，所述第一坡面生态截水沟或第二坡面生态截水沟的底端与生态截水池连接。在本发明中，所述第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟的宽优选为18～22cm，更优选为20cm，深优选为28～32cm，更优选为30cm；所述平台面生态截水沟的宽优选为6～8cm，更优选为7cm，深优选为28～32cm，更优选为30cm。在本发明中，生态截水沟内的纵向坡度优选为1.3％。
在本发明中，所述生态截水池优选设置在待修复边坡区域以外的区域，本发明对其具体设置位置不作特殊限定。本发明对所述生态截水池的尺寸没有特殊的限定，优选根据待修复边坡区域面积选择合适尺寸的生态截水池即可。
本发明提供的离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构中，所述改良土壤层、生态截水池和生态截水沟均配置有组合植物层片体系，所述组合植物层片体系优选包括坡面组合植物层片体系、平台面组合植物层片体系、生态截水沟组合植物层片体系和生态截水池组合植物层片体系；其中，配置在改良土壤层的组合植物层片体系即坡面组合植物层片体系和平台面组合植物层片体系，具体是设置在土壤修复生态网的矩形框状固土装置内的改良土壤层上。
在本发明中，所述坡面组合植物层片体系优选采用乔-藤-灌-草组合层片体系，具体的，乔木优选采用毛竹和盐肤木，种植密度优选为各1～2株/4m2；藤本植物优选采用络石和葛，种植密度优选为各2～3株/m2；灌木优选采用竹类和山茶，种植密度优选为各5～8株/m2；草本植物优选包括高大草本植物和低矮草本植物，其中，高大草本植物优选采用芒和类芦，种植密度优选为各1～3行/m2，每行优选为各3～5株，低矮草本植物优选采用宽叶雀稗和狗牙根，种植密度优选为各4～6行/m2，每行优选为各10～15株。
在本发明中，所述平台面组合植物层片体系优选采用乔-灌-草组合层片体系，具体的，乔木优选采用柏树和松树，种植密度优选为各1～2株/4m2；灌木优选采用扶桑和假连翘，种植密度优选为各5～8株/m2；草本植物优选包括高大草本植物和低矮草本植物，其中，高大草本植物优选采用芒和类芦，种植密度优选为各1～2行/m2，每行优选为各3～5株，低矮草本植物优选采用宽叶雀稗和狗牙根，种植密度优选为各2～5行/m2，每行优选为各10～15株。
在本发明中，所述生态截水沟组合植物层片体系优选采用藻-藓-蕨组合层片体系，具体的，藻类优选采用乡土土壤蓝藻，藓类优选采用苔藓，蕨类优选采用芒萁和/或凤尾蕨，种植密度优选为各25～35株/m2。
在本发明中，所述生态截水池组合植物层片体系优选采用氧化塘水生植物体系，本发明对于所述氧化塘水生植物体系的具体水生植物种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的水生植物即可，在本发明的实施例中，具体是采用发明人早前的专利CN102432108中所公开的方法来配置生态截水池水生植物体系。
本发明提供了一种离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复方法，包括以下步骤：
修整待修复边坡区域，使其呈包括若干级平台面和若干级坡面的台阶状，在所述坡面的两侧分别设置第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟，最低处平台面的靠坡脚内侧和外侧以及其余平台面的靠坡脚内侧均设置平台面生态截水沟，所述平台面生态截水沟的两端分别与第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟连接，所述第一坡面生态截水沟或第二坡面生态截水沟的底端与生态截水池连接；
在所述待修复边坡区域表面铺设改良土壤层并在所述改良土壤层上设置土壤修复生态网；
在所述生态截水池、生态截水沟和改良土壤层中种植植物形成组合植物层片体系。
本发明修整待修复边坡区域，使其呈包括若干级平台面和若干级坡面的台阶状，在所述坡面的两侧分别设置第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟，最低处平台面的靠坡脚内侧和外侧以及其余平台面的靠坡脚内侧均设置平台面生态截水沟，所述平台面生态截水沟的两端分别与第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟连接，所述第一坡面生态截水沟或第二坡面生态截水沟的底端与生态截水池连接。本发明对于所述修整的具体方式没有特殊的限定，能够得到所需尺寸的平台面和坡面即可。在本发明的实施例中，具体是根据离子型稀土废弃矿区待修复边坡区域的地形和环境，对坡度＞45°、坡长＞3m的边坡进行台阶式削坡，按照1:(1.5～2.0)的放坡比修整边坡，各级平台面保持4～6％的内倾坡率，且平台面设置宽40～60cm，每一级坡面长2～3m，确定土方调配方案时遵循“挖高填低”的原则；随后对待修复的离子型稀土废弃矿区边坡土壤进行破碎，保证破碎后的土壤直径<1cm，并进行平整。
本发明对于所述生态截水沟和生态截水池的布设方法没有特殊的限定，可以根据待修复边坡区域地形地势，结合待修复边坡区域的已有沟渠现状，新建或改建生态截水沟及生态截水池。
本发明在所述待修复边坡区域表面铺设改良土壤层并在所述改良土壤层嵌入土壤修复生态网。在本发明中，铺设改良土壤层的方法优选是向待修复边坡区域的平台面和坡面依次均匀施加THK-1型改良剂、THK-2型改良剂、THK-3型改良剂、THK-4型改良剂、THK-5型改良剂，每次施加改良剂后均采用旋耕机进行翻耕，翻耕深度为20～30cm，翻耕时土壤干燥度需控制在80％以上；各改良剂的具体施加量不作特殊限定，视土壤实际情况确定施加量即可。
本发明优选在最后一次翻耕后撒一定量的地表淡水，以保证土壤含水量达到田间持水量的50％～60％；之后在坡面和平台面覆盖一层深色尼龙网进行土壤遮荫，防止水分大量蒸发；将所得改良土壤层取样进行相关土壤指标的分析，并视土壤实际情况，决定是否需对土壤施加一定的有机肥(如华净有机肥)或进一步施加改良剂，使土壤逐步恢复原有功能。
本发明优选按照“挖-嵌-固-填”系列作业流程在改良土壤层嵌入土壤修复生态网，具体是根据固土装置的尺寸，在稀土废弃矿山土壤表面人工挖掘相应沟渠；再将固土装置嵌入式地固定在沟渠内，按照“井”字模块依次扩大固定区域，并将挖掘出来的土壤进行回填，需保证固土装置的3/4埋在土壤里面。
本发明在所述生态截水池、生态截水沟和改良土壤层中种植植物形成复合植物层片，其中，在改良土壤层中种植植物优选是在土壤修复生态网矩形框中的改良土壤层上种植植物，更优选是在矩形框内设置鱼鳞穴，在鱼鳞穴中施加有机肥，具体可以按照土壤肥力分级标准中贫壤的程度(即有机质含量达到0.6～1.0％的肥力标准)进行配肥施加，然后种植植物，并喷洒一定量的水以保持田间持水量的相对稳定。本发明对于各植物的具体种植方法没有特殊的限定，根据上述技术方案所需具体植物种类的特性，采用本领域技术人员熟知的方法种植即可。
在本发明中，在所述改良土壤层中种植植物后优选还包括田间水分和施肥管理，本发明对于所述田间水分和施肥管理的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法即可，如可以浇水2～6次，追肥1次(按照底肥的1/10量追施)；植物生长60～180天后，收获植物体，晒干后测定相关指标，如符合《GB 13078饲料卫生标准》可作牲畜饲料，如不符合相关标准转移后集中焚烧无害化处理。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参照图1～4所示修复结构，对离子型稀土废弃矿区边坡土壤进行立体修复，具体包括以下步骤：
1、坡面修整
根据离子型稀土废弃矿区待修复边坡区域的地形和环境，对坡度＞45°、坡长＞3m的边坡进行台阶式削坡，按照1:(1.5～2.0)的坡度放坡修整，各级平台面保持约5％的内倾坡率，且平台面设置宽40～60cm，每一级坡面长2～3m，确定土方调配方案时遵循“挖高填低”的原则；随后对待修复的离子型稀土废弃矿区边坡土壤进行破碎，保证破碎后的土壤直径<1cm，并进行平整。
2、生态截水沟和生态截水池布设
根据待修复边坡区域地形地势，结合待修复边坡区域的已有沟渠现状，改建生态截水沟及生态截水池，其中，布设在坡面两侧的生态截水沟分别为第一坡面生态截水沟、第二坡面生态截水沟，布设在平台面(最低处平台面的靠坡脚内侧和外侧、其余平台面的靠坡脚内侧)的生态截水沟为平台面生态截水沟，所述平台面生态截水沟的两端分别与第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟连接，所述第一坡面生态截水沟或第二坡面生态截水沟的底端与生态截水池连接；所述第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟的宽为20cm，深为30cm，所述平台面生态截水沟的宽7cm，深为20cm；生态截水沟内的纵向坡度为1.3％。
3、土壤改良
向待修复边坡区域的平台面和坡面依次施加THK-1型改良剂、THK-2型改良剂、THK-3型改良剂、THK-4型改良剂、THK-5型改良剂，每次施加改良剂后均采用旋耕机进行翻耕，翻耕深度为20～30cm，翻耕时土壤干燥度需控制在80％以上，其中：
THK-1型改良剂为氢氧化钙粉剂，纯度大于95％；
THK-2型改良剂由羟基磷灰石和改性壳聚糖按质量比200:1配比混合制得，羟基磷灰石的AR纯度大于99％，购自西安瑞盈生物科技有限公司生产的分析纯试剂，改性壳聚糖的粘度>400mPa.s，购自成都西亚化工股份有限公司生产的改性壳聚糖；
THK-3型改良剂由硫化钠和腐殖酸按质量比100:1.6配比混合制得，硫化钠(Na2S·9H2O)的AR纯度不小于98％，购自天津市风船化学试剂科技有限公司生产的分析纯试剂，腐殖酸的AR纯度大于85％，购自内蒙古乌海宏利化工厂生产的分析纯试剂；
THK-4型改良剂是由低温处理的农作物秸秆与干燥鸡粪按质量比1:1配比混合研磨过80目筛制得，其中，低温处理的农作物秸秆由江西南昌周边的农作物秸秆原料经400℃处理2.5h制备得到；干燥鸡粪由规模化养鸡场的鸡粪原料经95℃烘干后制得；
THK-5型改良剂是生物质炭改良剂，具体是将江西南昌周边生长的柚子剥皮去芯，将所得柚子皮依次洗净、烘干、研磨，得柚子皮粉末，将所述柚子皮粉末在300℃条件下处理5h，制备得到生物质炭粗料，研磨过200目筛，即制备得到生物质炭改良剂；
最后一次翻耕后撒一定量的地表淡水，以保证土壤含水量达到田间持水量的50％～60％；之后在坡面和平台面覆盖一层深色尼龙网进行土壤遮荫，防止水分大量蒸发；将所得改良土壤层取样进行相关土壤指标的分析，并视土壤实际情况，决定是否需对土壤施加一定的有机肥(如华净有机肥)或进一步施加改良剂，使土壤逐步恢复原有功能。
4、坡面防护
在平台面和坡面上按照“挖-嵌-固-填”系列作业流程在改良土壤层嵌入土壤修复生态网，具体是根据固土装置的尺寸，在稀土废弃矿山土壤表面人工挖掘相应沟渠；再将固土装置嵌入式地固定在沟渠内，按照“井”字模块依次扩大固定区域，并将挖掘出来的土壤进行回填，需保证固土装置的3/4埋在土壤里面，其中，每一级平台面上沿平台面四周设置一个长方形框状固土装置(所述长方形框的宽为30～50cm；每条框的宽度为5cm)，每一级坡面上设置若干个正方形框状固土装置(所述正方形框的边长为60cm，每条框的宽度为8cm)，所述平台面上的长方形框状的固土装置和坡面上的正方形框状的固土装置分别形成土壤修复生态网。
5、植物配置
1)坡面植物配置：采用乔-藤-灌-草组合层片体系；乔木具体采用毛竹和盐肤木，种植密度为各1～2株/4m2；藤本植物具体采用络石和葛，种植密度为各2～3株/m2；灌木具体采用竹类和山茶，种植密度为各5～8株/m2；草本植物包括高大草本植物和低矮草本植物，其中，高大草本植物具体采用芒和类芦，种植密度具体为各1～3行/m2，每行为各3～5株，低矮草本植物具体采用宽叶雀稗和狗牙根，种植密度为各4～6行/m2，每行为各10～15株。
2)平台面植物配置：采用乔-灌-草组合层片体系；乔木具体采用柏树和松树，种植密度为各1～2株/4m2；灌木具体采用扶桑和假连翘，种植密度为各5～8株/m2；草本植物包括高大草本植物和低矮草本植物，其中，高大草本植物具体采用芒和类芦，种植密度为各1～2行/m2，每行各3～5株，低矮草本植物具体采用宽叶雀稗和狗牙根，种植密度为各2～5行/m2，每行为各10～15株。
3)生态截水沟植物配置：采用藻-藓-蕨组合层片体系；具体采用乡土土壤蓝藻、苔藓和凤尾蕨，种植密度为各25～35株/m2。
4)生态截水池植物配置：参照生物塘的水生植物种植方式配置生态截水池植物，具体是采用专利CN102432108中所公开的方法来配置生态截水池水生植物体系。
5)在坡面和平台面种植植物具体是在分别在正方形框和长方形框内设置鱼鳞穴，在鱼鳞穴中施加有机肥，具体按照土壤肥力分级标准中贫壤的程度(即有机质含量达到0.6～1.0％的肥力标准)进行配肥施加，然后种植植物，并喷洒一定量的水以保持田间持水量的相对稳定；植物种植结束后，进行正常的田间水分和施肥管理；植物生长60～180天后，收获植物体，晒干后测定相关指标，如符合《GB 13078饲料卫生标准》可作牲畜饲料，如不符合相关标准转移后集中焚烧无害化处理。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构，其特征在于，包括生态截水池、生态截水沟、铺设于待修复边坡区域表面的改良土壤层和嵌入改良土壤层的土壤修复生态网；
所述改良土壤层、生态截水池和生态截水沟均配置有组合植物层片体系；
所述待修复边坡区域呈台阶状，包括若干级平台面和若干级坡面；
所述生态截水沟包括第一坡面生态截水沟、第二坡面生态截水沟和平台面生态截水沟，其中，所述第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟分别设置于所述坡面的两侧，所述平台面生态截水沟设置于最低处平台面的靠坡脚内侧和外侧以及其余平台面的靠坡脚内侧，所述平台面生态截水沟的两端分别与第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟连接，所述第一坡面生态截水沟或第二坡面生态截水沟的底端与生态截水池连接。
2.根据权利要求1所述的离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构，其特征在于，所述平台面的宽为40～60cm，所述平台面的内倾坡率为3～8％；所述坡面的长为2～3m。
3.根据权利要求1或2所述的离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构，其特征在于，所述土壤修复生态网由若干固土装置构成，所述固土装置呈矩形框状，每条框的宽度为3～8cm；所述土壤修复生态网由农业废弃物制备的生物固土材料形成。
4.根据权利要求1所述的离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构，其特征在于，所述改良土壤层的厚度为20～30cm。
5.根据权利要求1或4所述的离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构，其特征在于，所述改良土壤层由改良剂对待修复边坡区域表面的土壤层进行改良得到。
6.根据权利要求1所述的离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构，其特征在于，所述组合植物层片体系包括坡面组合植物层片体系、平台面组合植物层片体系、生态截水沟组合植物层片体系和生态截水池组合植物层片体系。
7.根据权利要求6所述的离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构，其特征在于，所述坡面组合植物层片体系采用乔-藤-灌-草组合层片体系，所述平台面组合植物层片体系采用乔-灌-草组合层片体系，所述生态截水沟组合植物层片体系采用藻-藓-蕨组合层片体系，所述生态截水池组合植物层片体系采用氧化塘水生植物体系。
8.根据权利要求1所述的离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构，其特征在于，所述第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟的宽为18～22cm，深为28～32cm；所述平台面生态截水沟的宽为6～8cm，深为28～32cm。
9.一种离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
修整待修复边坡区域，使其呈包括若干级平台面和若干级坡面的台阶状，在所述坡面的两侧分别设置第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟，最低处平台面的靠坡脚内侧和外侧以及其余平台面的靠坡脚内侧均设置平台面生态截水沟，所述平台面生态截水沟的两端分别与第一坡面生态截水沟和第二坡面生态截水沟连接，所述第一坡面生态截水沟或第二坡面生态截水沟的底端与生态截水池连接；
在所述待修复边坡区域表面铺设改良土壤层并在所述改良土壤层中嵌入土壤修复生态网；
在所述生态截水池、生态截水沟和改良土壤层中种植植物形成组合植物层片体系。
10.根据权利要求9所述的离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复方法，其特征在于，在所述改良土壤层中种植植物后还包括田间水分和施肥管理。
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